用于银镜反应的银氨溶液成分及碱性的探究
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摘要：高中化学教材中有关硝酸银溶液中滴加氨水生成的银氨溶液成分的表述不够准确，从而导致部分中学化学教师存在认识上的误差和混乱。为了验证溶液的成分，纠正部分教师既有的认识，本研究从理论推导和实验两个方面对高中化学教材中硝酸银溶液与氨水反应制得的银氨溶液的碱性、溶质的主要成分进行了探讨。
关键词：银氨溶液成分；碱性探究； 银镜反应实验；化学实验教学
文章编号：1005–6629（2013）9–0039–03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
在高中化学选修5教材（包括人教版、苏教版、鲁教版等教材）中，介绍了硝酸银溶液中滴加氨水到沉淀正好完全溶解时所制得的银氨溶液是Ag（NH3）2OH溶液，其中人教版《有机化学基础》教材中有关银氨溶液的制备并进行银镜反应实验的相关描述如下[1]：
在洁净的试管中加入1 mL 2%的AgNO3溶液，然后边振荡试管边逐滴加入2%的稀氨水，至最初产生的沉淀恰好完全溶解为止，制得银氨溶液。再滴入3滴乙醛，振荡后将试管放在水浴中温热。观察并记录实验现象。
实验中，硝酸银与氨水生成的银氨溶液的主要成分是Ag（NH3）2OH（氢氧化二氨合银），它是一种弱氧化剂，能将乙醛氧化成乙酸，乙酸又与氨反应生成乙酸铵，而Ag+被还原成金属银：
CH3CHO+2Ag（NH3）2OH CH3COONH4+
2Ag+3NH3+H2O
以上说法似乎是毫无争议的，即此处所得溶液中溶质的主要成分是强碱性的Ag（NH3）2OH，而且被大多数教师和学生普遍认可。由此派生出来的习题以及考题数不胜数，这样就很容易导致学生的错误认知，而这种错误认知一旦形成将很难得到彻底更正。事实果真如此吗？此处所得溶液中溶质的主要成分究竟是不是Ag（NH3）2OH，所得溶液究竟是不是强碱性的？为了揭示其真面目，有效避免上述情况的发生，本文从理论分析和实验验证两个方面进行探讨。
1 理论分析
银氨溶液的制备实验中发生的先后反应可以用化学方程式表示如下：
AgNO3+NH3·H2O=AgOH+NH4NO3
AgOH+2NH3·H2O=Ag（NH3）2OH+2H2O
2 实验探究
2.1 实验过程为了验证以上推理，笔者在实验室中利用以下药品和器材完成了以下三个对比实验。
实验药品：2%的AgNO3溶液，2%的稀氨水，10%的氢氧化钠溶液
实验器材：烧杯、玻璃棒、胶头滴管、量筒、酸度计
实验1：用酸度计测定2%氨水溶液的pH，其pH约为11.7；
实验3：在20.0 mL 2%的AgNO3溶液中逐滴加入10%的氢氧化钠溶液到沉淀不再增加为止，静置。离心后倾析除去上层溶液，洗涤沉淀，向剩余的沉淀中逐滴加入2%的稀氨水，直到沉淀恰好完全溶解，此时消耗稀氨水溶液的体积大约为4.0 mL。用酸度计测定此时溶液的pH，其pH约为13.7。
2.2 数据分析
（1）教材实验中使用的2%氨水的物质的量浓度大约为：
c（NH3·H2O）≈1.2 mol/L，
则溶液中OH-浓度为[2]：
c（OH-）≈{c（NH3·H2O）×Kb}1/2
={1.2×1.8×10-5}1/2 mol/L
=4.65×10-3 mol/L。
pH≈11.67（298 K）
实验1中所测pH跟2%氨水的pH的理论值很接近。
（2）当沉淀刚好溶解时，应生成混合液。
AgNO3+NH3·H2O=AgOH+NH4NO3
AgOH+2NH3·H2O=Ag（NH3）2OH+2H2O
Ag（NH3）2OH+NH4NO3=Ag（NH3）2NO3+NH3·H2O
3 结论和建议
通过理论计算和实验探究得出高中化学教材中硝酸银溶液与氨水反应制得的银氨溶液中溶质的主要成分不应是Ag（NH3）2OH，而应是Ag（NH3）2NO3、NH3·H2O与少量的NH4NO3，溶液的OH-浓度主要来自于NH3·H2O的电离平衡，此时溶液的碱性主要应由NH3-NH4+平衡体系决定，故溶液不应该呈强碱性。这样才能还原事物的本质，有助于我们在平时教学中根据学生的认知规律来培养科学的探究方法，避免产生错误认知。基于上述推导和实验探究，建议在高中教材中：
（1）不宜突出强调硝酸银溶液滴加氨水到沉淀正好完全溶解时所制得的溶液是强碱性的Ag（NH3）2OH溶液；
（2）可以对高中化学教材中乙醛的银镜反应的化学方程式做一下适当的修改，建议修改以后的化学方程式为：
CH3CHO+2Ag（NH3）2NO3+2H2O
CH3COONH4+2Ag+2NH4NO3+NH3·H2O或者为：CH3CHO+2Ag（NH3）2NO3+H2O
CH3COONH4+2Ag+2NH4NO3+NH3。
以上的分析，可以提供一个“提出问题-解决问题-延伸思考”的个例。同时，也提醒我们在平时的教学过程中，要善于引导学生敢于质疑，积极思考，以培养学生的创新意识，养成积极探索的习惯，从而为培养学生的创造性思维打下良好基础。
参考文献：
[1]课程教材研究所，化学课程教材研究开发中心.有机化学基础（第二版）[M].北京：人民教育出版，2007.
[2]北京师范大学，华中师范大学，南京师范大学.无机化学（第四版）[M].北京：高等教育出版，2009.
[3]杨宏孝，颜秀茹，崔健中等.无机化学（第四版）[M].北京：高等教育出版，2011.